Способ тригонометрического нивелирования

 

Изобретение относится к геодезическим способам измерений. Предлагается способ тригонометрического нивелирования, в котором превышение определяют по измерениям горизонтального угла на марки, расположенные на фиксированном относительно друг друга расстоянии, и измерениям вертикальных углов на марки, расположенные на фиксированной высоте. Конструкция представляет собой горизонтальную рейку строгой длины, на концах которой в противоположных направлениях, одна вверх, другая вниз, закреплены рейки со шкалами. Способ с использованием предлагаемой конструкции при выполнении геодезических работ позволяет повысить точность определения превышения в 1,5 - 2 раза. 3 ил.

Изобретение относится к геодезическим способам измерений и в частности к способу определения превышения тригонометрическим нивелированием.

Известен способ геометрического нивелирования, заключающийся в определении превышения между точками при помощи горизонтального луча визирования (см. Справочник Геодезиста, кн. 2, М., Недра, 1985, с. 97).

Этот способ трудноприменим для крутых склонов рельефа.

Также известен способ барометрического нивелирования, заключающийся в определении превышения между точками при помощи барометра (см. Справочник Геодезиста, кн. 2, М., Недра, 1985, с. 143).

Этот способ является менее точным.

Наиболее близким предлагаемому является способ тригонометрического нивелирования, заключающийся в определении превышения между точками из вычислений по измеренному расстоянию между точками и углу наклона визирной оси (см. Справочник Геодезиста, кн. 2, М., Недра, 1985, с. 132).

Способ тригонометрического нивелирования характеризуется малой точностью, а именно, относительной точностью 1/400 (на 100 м погрешность 25 см по высоте), (см. Багратуни Г. В. Инженерная геодезия М., Недра, 1969, с. 142).

Наиболее близким по конструкции и способу определения расстояния является способ определения расстояния, используя оптические дальномеры (см. Сироткин М.П. Справочник по геодезии для строителей, М., Недра, 1974, с. 54), заключающийся на измерениях параллактического угла или только горизонтального или только вертикального.

Преимуществом заявленного способа является повышение точности определения превышения.

Указанное преимущество достигается измерением горизонтального угла между марками, расположенными на фиксированном горизонтальном расстоянии, также измерением вертикального угла между марками, расположенными на фиксированном по высоте расстоянии с последующим вычислением превышения по формуле: Способ иллюстрируется чертежами: на фиг. 1 показана конструкция предлагаемой рейки; на фиг. 2 - вывод аналитический формулы; на фиг. 3 - фрагмент "поля зрения" прибора.

Сущность предлагаемого способа: На фиг. 2 отмечены измеряемые величины: - отсчеты по горизонтальному кругу; β₁, β₂ - отсчеты по вертикальному кругу; h₁, h₂ - превышения на 1-ю и 2-ю марки, l - длина базы (например, l = 3 м). Очевидно, что превышение определяется формулой h_1,2=L•tg β_1,2, где L - горизонтальное проложение. Также очевидно, что горизонтальное проложение вычисляется по формуле где Δα = α₁- α₂ - горизонтальный угол, получаемый из наблюдений марок. Объединяя вышеперечисленные формулы, имеем
Известно, что повторные измерения оказывают меньшее влияние на неравноточность измерений углов α и β, поскольку точности горизонтального и вертикального кругов теодолита разные (см. "Руководство по расчету точности геодезических работ в промышленном строительстве"). В данном случае производятся парные измерения, а именно, верхняя марка и нижняя марка (фиг. 1) при положениях теодолита КЛ (круг лево) и КП (круг право) с исключением МО (место нуля). Таким образом, точность измерений повышается: 1) измеряются только углы; 2) используются постоянные величины 1 и Δ h; 3) измерения повторные, контролируемые и, как правило, повышают точность. Грубые ошибки при вычислении расстояния исключаются измерением расстояния по дальномерной нити теодолита по верхней или нижней короткой рейке, как изображено на фиг. 3.

Для решения задачи предлагается рейка следующей конструкции (см. фиг. 1). На фиг. 1 база рейки - 1, штанга рейки - 2, V-образная подставка - 3, марки - 4, прицел - 5. Конструкция представляет собой горизонтальную рейку длиной 1, на концах которой в противоположных направлениях, одна вверх, другая вниз смонтированы короткие рейки длиной 0,5 м с шашечными шкалами (делениями по 5 см) и на концах коротких реек, на площадках нанесены марки - 4 на фиксированном расстоянии, по высоте, относительно друг друга (1 м). База рейки - 1 наглухо скреплена со штангой рейки - 2 на высоте порядка 1,6 м. К штанге рейки - 2 с возможностью фиксации прикреплена V- образная подставка. Конструкция дополнительно снабжена прицелом - 5 и установочным круглым уровнем. Конструкция внутренне полая и изготовлена из легкого материала.

Работа исполнителя сводится к следующему: наведением сетки нитей теодолита на одну марку производят отсчеты по горизонтальному кругу ( α₁ ), вертикальному ( β₁ ), а затем на другую марку ( α₂ ) и ( β₂ ) и то же самое повторяют для другого полуприема (КП или КЛ), измеряют расстояние по дальномерной нити (один раз; для контроля). Далее вычисления производят на станции по вышеприведенной формуле (1), используя программируемый калькулятор.

Также не исключается возможность моторизованного исполнения предлагаемой рейки, а именно, нанесением марок на транспортное средство.

Заявляемый способ при работе с теодолитом Т5К позволяет достичь увеличения точности определения превышения в 1,5-2 раза (т.е. 10-12 см на 100 м, по высоте).

Формула изобретения

Способ тригонометрического нивелирования, заключающийся в измерении теодолитом угла наклона визирной оси с последующим вычислением превышения, отличающийся тем, что используют конструкцию рейки, на концах которой одна вверх, другая вниз закреплены короткие рейки со шкалами и марками на фиксированной высоте относительно друг друга, а для вычисления превышения измеряют горизонтальный угол между марками, расположенными на фиксированном горизонтальном расстоянии, а также измеряют вертикальный угол между марками, расположенными на фиксированном по высоте расстоянии с последующим вычислением по формуле:

где h_1,2 - превышения на первую и вторую марки;
β_1,2 - отсчеты по вертикальному кругу;
l - длина базы;
Δα = α₁- α₂;
α_1,2 - отсчеты по горизонтальному кругу.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3